如何实现消防稳压设施与消防主泵的无缝连接：关于电厂稳高压消防给水系统参数确定模式的初步思考

储剑锋

(华东电力设计院，上海 200063)

稳高压消防给水系统属于临时高压给水系统，其特点是：平时采用稳压设施维持管网内消防水压力，当火灾发生管网向外供水流量超过稳压设施的供给能力时造成系统压力下降，由管网压力联动自动启动消防水泵。为实现对初期火情的及时扑灭或有效抑制，稳高压消防给水系统因其具备对管网连续有效供水的能力而在电厂得到广泛应用。但目前火电厂的实际应用中，大多将消防管网平时的压力维持在消防泵额定压力或之下，消防泵得到启动指令时系统中最不利点压力已低于消防出水需要，必须等到消防泵启动并建立起足够的压力后才能恢复供水，此前喷头出水不仅不能满足消防要求，甚至可能带来负面影响。在扑灭初期火灾的关键时刻，这种供水的中断、延迟显然是不应该的。

本文结合火电厂工程实际，就如何计算确定电厂稳高压消防给水系统参数进行初步分析，以期合理确定系统规模、压力设定及运行方式，确保在消防主泵正常启动之前稳压设施可将管网压力维持在不低于系统要求的压力，实现消防稳压罐与消防主泵的无缝连接。

1 稳高压消防给水系统的运行模式

根据《建规》要求，火警之后30s内消防泵启动供水(一般情况下，消防泵启动并达到额定给水参数的时间在10s～15s内)，为实现消防稳压罐与消防主泵的无缝连接，避免火灾初期供水延误的不利影响，稳高压消防给水系统应承担起在消防主泵启动之前向管网供水的能力。其运行模式初定为：

①平时，稳压泵运行向稳压罐充水，达到设定压力后，稳压泵停止运行，稳压罐开始维持管网压力；随着渗漏量的累积，管网压力下降，稳压罐的稳压部分容积开始发挥作用，向管网供水，当这部分水量消耗掉时，管网压力进一步降低，重新启动稳压泵补水；

②火灾发生时，稳压泵不足以维持管网压力，管网压力继续下降，此时，管网压力控制器发出启动消防主泵的信号，同时，稳压罐内贮存的消防水继续供向用水点，直至稳压罐内贮存的消防水调节容积基本耗尽，届时消防主泵应已建立起足够的压力，可以向管网提供需要的消防用水。

2 消防主泵的多重启动方式及例行巡检

以上是按照降压启动方式确定的消防主泵的启动模式，为尽早启动消防主泵供水，还应充分利用室内消火栓箱、自动喷水灭火系统及火灾自动报警系统的启泵信号及时启动消防主泵。

根据公安部《固定消防给水设备的性能要求和实验方法》标准及国标图集《消防专用水泵选用及安装》，建议300MW及以上工程消防泵配备数字智能消防巡检控制设备，该设备是固定消防给水专用设备。消防泵应每周(NFPA20)或每月(GB50261)启动运转一次，通过配套设置自动巡检设备，对泵组及相关控制回路进行例行巡检，使得系统始终处于有效的备用工作状态，同时减少运行人员工作量。

3 稳高压消防给水系统的参数设定

关于消防稳压泵等的参数设定，在不同行业均已有较多文献进行探讨。本文结合火电厂工程实践提出如下建议方案：

3.1 稳压泵的参数确定

(1)稳压泵的流量应按照系统的渗漏流量计算，在消火栓与自动喷水合用的供水系统中，稳压泵的流量不宜小于5l/s(18m3/h)。

(2)稳压泵的启停压力设定点均高于稳压罐的消防水部分的设定出水压力。

(3)稳压泵尽量选用性能曲线较陡的泵型，以利于快速联动消防主泵。

(4)稳压泵应设备用泵，依次轮换，自动交替运行。

3.2 稳压罐的参数确定

(1)稳压罐最低工作压力宜为消防水泵启动过程终了时容许的最低表压力，其值为管网最不利消防灭火设备所需流出水头的表压力。

(2)稳压罐最高工作压力为稳压水泵停运的表压力。

(3)稳压罐的消防调节水容积建议按照火灾初期投入灭火的最大消火栓流量与最大自动喷水流量的较大值考虑，延续时间采用15s，例如300MW机组约1.65m3、600MW机组约1.95m3、1000MW机组约2.25m3。

(4)稳压罐宜选用专用于消防供水的隔膜式压力罐。

3.3 压力设定

(1)稳压罐自动减压：Pmax=P1＋0.07MPa；稳压罐设计压力不应低于Pmax，可取1.05Pmax；稳压罐高压报警：P1＋0.035MPa；式中：稳压泵停运压力：P1；

虽然稳压罐本体设计压力可达1.58MPa或更高，但考虑湿式报警阀等额定工作压力多为1.2MPa，1.6MPa产品较少，目前拟按照稳压泵停运压力P1不大于1.20MPa做为基准确定其他压力值。当有更多的1.6MPa报警阀可供选择时，宜适当提高稳压罐最高工作压力。

(2)稳压泵启动压力：P2=P1-0.07MPa，此值即稳压罐稳压调节压力高值；

如果稳压泵发出启动失败信号，自动启动备用稳压泵，同时发出报警信号；

(3)消防主泵启动压力：P3=P2-0.035MPa，此值即稳压罐消防调节压力高值；

(4)备用消防泵启动压力及报警：如果消防主泵发出启动失败信号，自动启动备用消防泵，同时发出报警信号；如果压力继续下降至P4=P3-0.035MPa，视为消防主泵启动失败，立即自动启动备用消防泵，同时发出报警信号；

(5)稳压罐调节压力低值P5：与消防泵台数及主备关系有关，宜尽量接近消防系统所需供水压力。一般来说，P5可取管网最不利点消防灭火设备所需压力的80%～100%。

3.4 稳压罐容积确定

(1)稳压罐消防调节水容积

式中：Vt为稳压罐总容积；α为工作压力比，α=P5/P3；P5：稳压罐消防调节压力低值(绝对压力)、P3：稳压罐消防调节压力值(绝对压力)； α可在0.50～0.90之间，推荐范围0.65～0.85；β为容积系数，β=1.05。

(2)稳压罐消防调节水容积确定

为合理确定稳压罐容积，有必要按前述要求确定稳压罐最低工作压力P5，拟规定如下：P5不小于消防系统供水压力的80%、且不得小于维持雨淋阀封闭状态所需的压力，对应稳压罐的消防调节水容积按照火灾初期投入灭火的最大流量下15s延续时间计算。

4 示例

某600MW火电厂工程消防水泵房内设一台100%电动工作消防水泵，一台100%柴油机备用消防水泵，一套消防气压稳压设备。消防水泵Q=580m3/h，H=1.05MPa。

(1)稳压罐自动减压：Pmax=P1＋0.07=1.27MPa；稳压罐设计压力不应低于Pmax，可取1.58 MPa；

稳压罐高压报警：P1＋0.035=1.235MPa；

稳压泵停运压力：P1=1.20MPa；

(2)稳压泵启动压力：P2=1.13MPa；

(3)消防主泵启动压力：P3=1.09MPa，此值即稳压罐消防水调节压力高值；

(4)备用消防泵启动压力：P4=1.02MPa；

(5)稳压罐最低工作压力按照消防系统供水压力的80%计算：P5=0.84MPa，此值即稳压罐消防水调节压力低值；

(6)工作压力比α=0.88；消防调节水容积Vx=0.114×Vt；

按照Vx=1.95m3，计算得到稳压罐总容积Vt=17.1m3。

综上所述，建议方案为：系统平时稳压状态压力为1.20MPa～1.13MPa；稳压罐总容积约17.1m3，拟采用DN2200×L5500全膜卧式气压水罐；稳压罐稳压调节范围1.13MPa～0.84MPa，其中消防调节压力范围1.09MPa～0.84MPa。

5 结语

为实现消防稳压罐与消防主泵的无缝连接，需要合理确定消防稳压罐的调节容积、压力调节范围，以确保火灾发生后，消防稳压罐可以维持管网压力直至消防主泵启动并正常供水。本文结合火电厂的工程实践，通过计算确定稳压设施的运行参数，实现了上述目标。类似的设计模式目前在核电厂已有应用，核电厂的消防稳压设施通常需要提供火灾初期或第一台消防泵尚未达到额定功率时的初期火灾消防水量。在消防安全越来越得到重视的今天，这种模式在火电厂及其他行业也有推广的必要。

按照本文建议的设计模式，消防供水系统增加的费用不多，但火灾初期供水的有效性大为增强。由于配备的稳压罐规模、系统压力设定均与以往设计有所不同，系统设计时需予以关注。正如开篇所说，设计人员一直在探求稳高压消防给水系统的设计模式，本文抛砖引玉，供同行参考。

[1]曾杰，陶观楚.稳高压消防给水系统的探讨与应用[J].消防技术与产品信息，1998，(1).

[2]GB 50229-2006，火力发电厂与变电站设计防火规范[S].

[3]李向东.稳高压消防给水系统在电厂应用的若干问题[J].电力工程技术，2009，(3).

[4]彭立春.稳高压消防系统中稳压泵设计参数确定的探讨[J].工业用水与废水，2010，(4).